《工程测量》-教案04-地形图在工程建设中的应用

学期授课教案20XX—20XX学年度第X学期课程编号课程名称工程测量学分/学时4+4学时授课专业授课班级任课教师20XX年X月-9-教学设计项目/章节第二章第5节专业XXX教师XXX任务名称地形图在工程建设中的应用班级XXX时间XXX授课形式PPT讲授课时4+4课时地点XXX学情分析知识基础：已经学过基础测量、控制测量、测量平差等课程技能基础：能够使用全站仪、水准仪、GNSS接收机进行基本测量操作。任务目标技能目标会进行坡地选线，绘制断面图等；会对不规则的图形进行面积量算；会进行土方计算知识目标掌握坡地选线的方法、断面图绘制方法、面积及土方量计算情感目标培养精益求精的工匠精神、培养团队协作意识、职业道德教学策略教学重点断面图的绘制；土方计算；通过上机掌握利用软件计算土方；土方软件的使用教学难点方格法土方计算；教学组织班级授课√实训教学分组教学个别教学协作教学现场教学教学实施流程导图开始上课、考勤开始上课、考勤复习旧课引入本节课内容总结本节的重难点，布置作业下课按限坡选线、确定汇水面积绘制断面图面积量算分割组合法透明方格纸法土方工程量计算确定点的坐标确定两点间平距确定某直线方位角确定点的高程解析法纸法平行线法平行线法教学过程教学步骤与内容备注第一次课（1-2课时）一、在地形图上按限制坡度选线需从A点到高地上的B点选择一条路线，要求线路坡度不超过5%（限制坡度）。设计用的地形图为1׃2000，基本等高距为1m。为了满足限制坡度的要求，先根据公式反算出该路线经过相邻等高线之间的最短水平距离（图上）： 二、确定汇水面积汇集水流量的面积称为汇水面积。汇水面积是由山脊线、山顶、鞍部及汇水断面线所围成的面积。将山顶沿着山脊线通过鞍部用虚线连接起来，即可得到汇水范围。三、绘制断面图了解线路方向的地面起伏情况，可利用地形图来绘制相应方向的断面图。绘制断面图时，在毫米方格纸上画出两条相互垂直的轴线，横轴表示平距，纵轴表示高程。一般高程比例尺比水平比例尺大5～10倍。然后在地形图上量取点至各交点及地形特征点（如山头、鞍部等点）的平距，并把它们转绘在横轴上，以相应点的高程为纵坐标，即得到各交点在断面上的位置。最后用光滑的曲线将各点连接起来，即得方向的断面图。特别需要注意的是山谷点、山脊点、陡坎等特征地形点，这些都是关键点位，不要漏绘。四、面积量算在工程应用中，常需要在地形图上量算一定轮廓范围内的面积。常用的方法有分割组合法、透明方格纸法、平行线法、解析法、求积仪法及法等。1.分割组合法2.透明方格纸法用绘有边长为1mm或2mm的正方形方格网透明膜片覆盖在待测算面积的图形上，数出图形内整方格数，然后将边缘部分不是整方格的凑成整方格计数（一般将不足一格的格数之和除以2），求出总方格数，用总方格数乘以每格所代表的面积，即得所求图形的面积。3.平行线法将绘有间距为的平行线透明膜片覆盖在待测算面积的图形上，并使其中两条平行线与图形边缘相切，将相邻两平行线与待测面积边线围成的图形近似看作梯形，则可计算出各梯形的面积，待测面积为各梯形面积的总和。4.解析法如果所测面积图形为任意多边形，则各顶点的坐标可在地形图上量出或在实地测出，然后用各顶点的坐标以解析法计算面积。图图2.11按多边形顶点坐标计算面积（2.5.3）下面不加推导的给出另外三个解析法面积计算通用公式：（2.5.4）（2.5.5）（2.5.6）第二次课（3-4课时）：五、土方工程量计算常见的方法有：方格法、平均断面法和等高线法。原则上一般都是按土方量最少，填挖方量平衡进行竖向设计。1.方格法：此法适用于场地高低起伏较小，地面坡度变化比较均匀的施工场地。=1\*GB4㈠测设方格网=2\*GB4㈡、计算地面平均高程图2.12测设方格网及计算场地平均高程图2.12测设方格网及计算场地平均高程（2.5.8）=3\*GB4㈢计算定坡场地方格点设计高程当场地平整成一个水平面时，在土方平衡原则下，场地各方格点设计高程就是该场地的地面平均高程。当场地平整成斜平面时，则可先算出场地按设计坡度平整后，场地最低点高程以上的土方量，若再除以场地面积，则可得到方量在面积上的平铺厚度。若将场地平均地面高程减去平铺厚度，并将高程定为场地最低点的设计高程时，则整个场地平整后填、挖方量必然平衡。图2.12中，规定场地平整要求是北高南低，坡度为5‰；东高西低，坡度为2‰的斜平面。由场地设计坡度可知，0-0点为场地平整后的最低点。根据设计坡度和各几何图形在南北、东西方向上的距离，即可确定各方格点相对于0-0点（设计高程）的设计高差，如图2.13所示。图图2.13计算定坡场地个方格点设计高程根据表2.2中的几何图形土方量计算公式，结合图2.13中的设计高差，可以算出场地按设计坡度平整后，0-0点高程以上的土方量。整个场地平整面积为，由式（2.5.9）可知，由式（2.5.10）可知，根据0-0点的设计高程及图2.13中各方格点相对于的设计高差，即可求出各方格点的设计高程，并将其写在图中相应方格的右上角。如图2.14所示。当各方格点的设计高程和实测高程已知后，即可计算出各方格网点的填挖数，并写在图中相应方格点的左上角，具体数据见图2.14。其中填挖数=设计高程－地面高程，且填挖数为“+”时，表示填；填挖数为“－”时，表示挖。=4\*GB4㈣填挖边界和填挖方量的计算同理，根据上式可以算出各个零点的位置，并用虚线连接出填挖边界线。=5\*GB4㈤土方量计算及其检核绘出填挖边界线后，即可分块计算各方格网的填挖方量，并写在相应的方格中。最后分别算出实际总挖方量和实际总填方量，两者在理论上应相等。=6\*GB4㈥填挖边界和填挖数的测设当填挖边界和方量计算准确无误后，在现场由方格点量出各填挖边界点的位置，然后用白灰线将相邻的填挖边界点连接起来，即得到填挖边界线，在各方格桩上注明填挖数，作为施工的依据。2.等高线法3.断面法断面法一般用于狭窄的带状地区，如道路、管道等，但对于一些要求修整为不规则曲面的施工场地，用断面法也较适用，如高尔夫球场等。它是根据地形图，在施工场地范围内，以一定的间隔（如20m或50m）绘制断面图，然后分别量出各断面由设计线与地面线所围成的填、挖面积，再以相邻两断面填方面积的平均值和挖方面积的平均值，乘以断面间距，即得相邻断面间的填、挖方量。最后将所有填方相加，所有挖方相加，就得到填方和挖方的总量。假设相邻断面均为填方（或均为挖方）时，若断面面积为和，相邻断面的间距为（如图2.17），即可以用棱台计算公式计算出两断面间的土石方量：（2.5.12）上式一般在和数值相差较大时采用，而当和数值相差不大时，一般可以用简化公式：（2.5.13）如果两相邻断面一为挖方，一为填方时，则其间必有一个既不填也不挖的零点，但实际上该点的横断面面积不等于零。计算土方时应由零点分成两部分进行，或补测零点横断面，或近似模拟零点横断面。如果相邻断面上仅一个断面上有填方（或挖方），则另一断面上的填方（或挖方）面积作零处理。当相邻两设计断面上，除了土方面积外，若同时还有石方面积，则要把土、石方体积分开计算。为了精确计算土方量，在计算过程中，主要应注意以下几个问题：=1\*GB4㈠断面位置的确定=2\*GB4㈡断面起始位置的确定=3\*GB4㈢断面图的绘制=4\*GB4㈣土方量计算第三、四次课（5-8课时）上机软件操作：鸿业土方计算软件使用流程断面法一：1自然地形自然标高离散点文件定义文件路径，分隔符“，”点大小“1”文件名输“*.*,文件类型输原始高程。（在文件中手工输入*.*,否则找不到数据文件）导入2设计地形设计标高离散点文件定义*.*设计数据导入3断面法：（1）地形预处理（2）创建场地先用多段线划出场地边界，注意用“C”闭合。方向，往上也行，往右也行。（3）布置断面线（4）断面线编号（5）绘制断面图（6）土方统计断面法二：1打开原有地形图2插入块选择设计图3绘制封闭的多段线（先用多段线画一闭合区域）4断面法：（1）地形预处理（2）创建场地先用多段线划出场地边界，注意用“C”闭合。方向，往上也行，往右也行。（3）布置断面线（4）断面线编号（5）绘制断面图（6）土方统计（7）分解，修改字体。方格法：1多段线绘制网格2自然地形自然标高离散点逐点输入（输入每个点的高程）3网格法土方边界绘制（绘制多段线，选圆心，选边界线，若是整体，可先炸开）绘制网格网格编号网格处理角点标高又离散点计算—选点退出土方优化优化计算坡度（x方向为cad方向，与书上相反）优化计算改设计点标高标高标注土方计算土方标注教学评价学生学习效果评价：小组评价、教师评价教师教学效果评价：自我评价、学生评价板书设计1.在地形图上按限制坡度选线2.确定汇水面积3.绘制断面图4.面积量算5.土方工程量计算(实验)实训任务利用宏业土方软件进行土方量计算上机作业、讨论、思考题1．如何确定汇水面积范围线？2．如何绘